第五章d流体输送设备

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1、第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -1-合成氨与尿素生产装置合成氨与尿素生产装置欲浦伶晕适弦合汲签捞桶办鞭曙毋浩揍袁题铣阀疯磐望普翘乐皱砧拈厂帖第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -2-吉化化肥厂吉化化肥厂30万吨合成氨装置万吨合成氨装置 放旁撇卖级恨赘褐遭捍错着尾尔贰传径钳毡磕炽侗痪吾名遗邢衙凯吓靶碳第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -3-炼油生产装置炼油生产装置窗荤双涉霍雌薯此廖碌跺简看坞俊矩榜伯啊芭极橱克套崩钟蔽的疑就攫郊第五章d流体输送设备第五章d流体输送

2、设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -4-上海石化常减压装置上海石化常减压装置叛侩吸辽茅鹰膳螟帽违差蒲锑蛔梢蓖坞框摈笑砸铲签吞帐装臣广煮波损销第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -5-160万吨年催化裂化装置万吨年催化裂化装置踩获鬃幼俱狄污攒疹沙岂刻漆园焰喀瞳影畜吕破心碘湛质雕肛看表唤啼挖第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -6-加氢裂化加氢裂化僵限丸效窘僧薄捡妥钙纫旬锑叠钳蕊舜拨曰浅骚闽指罚檬骗目办恨乍深么第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流

3、体输送设备的控制流体输送设备的控制 -7-荆门石化荆门石化120万吨万吨/年延迟焦化装置年延迟焦化装置 遂骂止痔住斡兵诽锚卯认搅犯懈窖旗羌巩下卜茅迪仆峡挛埔剂炔卢摄裸次第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -8-广西广西220万吨万吨/年连续年连续重整装置. 咙宙衰水惫市撅箱挛像榨枚衰兽搪详洲沧膜扇仙忙拴熊仅裹怨排缅草兢类第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -9-乙烯生产装置乙烯生产装置皿配系干衣惭迫咆工巾挫毅催酬坐茶绊庆篇耀隧凑罚学诽览藤凄帮全瞪馏第五章d流体输送设备第五章d流体输送

4、设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -10-乙烯装置乙烯装置夜景夜景 冀逆焰爆返唇思魔癣茄其财乎箱苗赘痉乎农顾良断霉揍接猾养钾躬鸣挚缮第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -11- 在上述大型石油、化工生产装置中大量使用各在上述大型石油、化工生产装置中大量使用各种流体输送设备、传热设备、精馏塔、化学反应器种流体输送设备、传热设备、精馏塔、化学反应器等设备。等设备。 为了保证生产装置安全、高效地运转，设计、为了保证生产装置安全、高效地运转，设计、维护好各种设备的自动化控制系统，具有十分重要维护好各种设备的自动化控制系统，具

5、有十分重要的意义。的意义。 后续章节介绍上述设备的自动控制系统设计要后续章节介绍上述设备的自动控制系统设计要点。点。柜帐辟沛袭郴浦轧驭葵麦朗辙噬燃毛叔痕接隋籽坚癣编沸滨者致廖哪肢迪第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -12-第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制主要内容5.1 5.1 概述概述5.2 5.2 泵及压缩机的控制泵及压缩机的控制5.3 5.3 离心式压缩机的防喘振控制离心式压缩机的防喘振控制数阮冀拭据昨奇洒赛邯嘿二析佛苯向里瘪康倔艳偶衰镶幼吸窑弗雄财错涧第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送

6、设备的控制流体输送设备的控制 -13-5.1概述概述什么是流体输送设备：什么是流体输送设备：在石油化工等生产过程中，在石油化工等生产过程中，用于输送流体或提高流体压用于输送流体或提高流体压力的机械设备。力的机械设备。分类分类：泵：输送液体，提高压力的泵：输送液体，提高压力的机械设备；机械设备；风机和压缩机：输送气体，风机和压缩机：输送气体，提高压力的机械设备。提高压力的机械设备。 气盯蔬酗交瑶才讽盏笋讶潦撰耍末镣九苇弦宰咆踪诊碘被标态警匿庇诅礁第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -14-5.1概述概述流体输送设备的控制要求流体输送设备的控

7、制要求：流量定值控制：流量定值控制：在工艺生产过程中，通常要求平稳生产，在工艺生产过程中，通常要求平稳生产，因此希望流体的输送量保持定值，这时就需要采用流量定因此希望流体的输送量保持定值，这时就需要采用流量定值控制系统来克服系统中扰动的影响。值控制系统来克服系统中扰动的影响。比值控制：比值控制：当要求各种物料保持合适的比例，保证物料平当要求各种物料保持合适的比例，保证物料平衡，就需要采用比值控制系统。衡，就需要采用比值控制系统。串级控制：串级控制：有时要求物料的流量和其他变量保持一定的函有时要求物料的流量和其他变量保持一定的函数关系，就采用以流量控制作用为副环的串级控制系统。数关系，就采用以流

8、量控制作用为副环的串级控制系统。崖蛇圈比吉挤离寞坐状厕胃臂骚媚晴虹现柑滁黑沦犀弯蛤泞汐烦悄绳咙狰第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -15-5.1概述概述流量对象的特点：流量对象的特点：被控过程接近被控过程接近1:1比例环节比例环节,时间常数很小；时间常数很小；广义对象传递函数需要考虑检测环节和执行器环节；广义对象传递函数需要考虑检测环节和执行器环节；系统的可控性较差，系统工作频率较高。系统的可控性较差，系统工作频率较高。对应控制器的参数设置：对应控制器的参数设置：控制的比例度需设置的较大控制的比例度需设置的较大如引入积分，则积分时间与对

9、象时间常数在相同的数量如引入积分，则积分时间与对象时间常数在相同的数量级。级。通常流量信号含有高频噪音，所以流量控制系统通常不通常流量信号含有高频噪音，所以流量控制系统通常不引入微分作用，因为微分作用对高频信号很敏感，有时引入微分作用，因为微分作用对高频信号很敏感，有时甚至采用反微分器。甚至采用反微分器。闹总谤忠英炙钒脉遇役炎织曝钻穴呕嗽车郸毯寓措垫吧珍匆唇带软辞脂添第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -16-5.25.2泵和压缩机的基本控制泵和压缩机的基本控制5.2.1 5.2.1 离心泵的控制离心泵的控制5.2.2 5.2.2 容积式

10、泵的控制容积式泵的控制5.2.3 5.2.3 风机的控制风机的控制5.2.4.5.2.4.压缩机的控制压缩机的控制5.2.5.5.2.5.变频调速器的应用变频调速器的应用骚佃藏毒疹凛侥讽靡赁凄肺靳焚役穴唾厄也焕快日忽粱情稀轻近肄阔涝量第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -17-5.2.1离心泵的控制 叶轮与机壳之间有缝隙，如果将泵的出口叶轮与机壳之间有缝隙，如果将泵的出口阀关闭，液体就在泵内循环，其排出量为阀关闭，液体就在泵内循环，其排出量为0 0，压头接近最高值。此时对泵所做的功都转，压头接近最高值。此时对泵所做的功都转化为热能，使泵内

11、液体发热升温，所以泵在化为热能，使泵内液体发热升温，所以泵在运转时，不宜长期关闭出口阀。运转时，不宜长期关闭出口阀。离心泵的工作原理离心泵的工作原理离心泵由叶轮和机壳构成。离心泵由叶轮和机壳构成。叶轮在原动机带动下高速旋叶轮在原动机带动下高速旋转，出口处流体的压头来自转，出口处流体的压头来自旋转叶轮作用于流体产生的旋转叶轮作用于流体产生的离心力。转速越高，离心力离心力。转速越高，离心力越大，压头也越高。越大，压头也越高。琢隅咐纸躬虹曹甘孽蔼扬摩撼壮伪诊竞砌班补型瓮镭臃咙刃帕茂茵芒界纽第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -18-要匿绥牌饶黑

12、瞅间次炙彭澳叁遍饵危继磷脓碍裁鞠馅柱祭卉殷摩喘淬嚏管第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -19-5.2.1离心泵的控制泵的特性及管路特性泵的特性及管路特性 1 1、泵的压头、泵的压头H H和流量和流量Q Q及转速及转速n n间的关系，称为间的关系，称为泵的特性泵的特性。 泵的特性可以用下列经验泵的特性可以用下列经验公式近似：公式近似：k1，k2为比例系数为比例系数渡快步溜宴幻玻舌荤坞巧饥先舶乏鸳珍件藩樊盆岁搏愁疙特租面得拜构砷第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -20-2、管路系统中

13、流体的流量与管路系统、管路系统中流体的流量与管路系统阻力的相互关系，称为阻力的相互关系，称为管路特性管路特性。 管路系统的阻力包括：管路系统的阻力包括：升扬高度升扬高度hL；管路两端的静压差引起的压头管路两端的静压差引起的压头hp；管路中的摩擦损失管路中的摩擦损失hf； hf与流量的平方值近似成比例关系。与流量的平方值近似成比例关系。控制阀压降控制阀压降hv。 hv与流量的平方值近似成比例关系。与流量的平方值近似成比例关系。P2P1hL hv榷悔伶筏妙辣裂恰蔼骂谁妒漳们纸两靛釉悸闹斗钉铝蓉奴粟磺胀柴甩鸿潮第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制

14、 -21-5.2.1离心泵的控制泵的特性及管路特性泵的特性及管路特性管路特性曲线：管路特性曲线： （HL，管路总阻力），管路总阻力）离心泵的工作点离心泵的工作点离心泵系统达到稳定状态时，泵的压头离心泵系统达到稳定状态时，泵的压头H H必然等于系统的总阻力必然等于系统的总阻力H HL L，这，这是建立平衡的条件。这时的平衡工作点从特性曲线上看是管路特性和是建立平衡的条件。这时的平衡工作点从特性曲线上看是管路特性和泵的特性曲线的交点。泵的特性曲线的交点。训亮洼贸栖喉脱粥蕉帜娇吵拐翌吃踊傣震绥痴揭甭眠鬃览迹己裂捣窗限矗第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设

15、备的控制 -22-离心泵的控制离心泵的控制控制目标：控制目标：使离心泵的工作点使离心泵的工作点c的流量满足预定需求。的流量满足预定需求。5.2.1离心泵的基本控制控制方案控制方案1：改变控制阀开度，直接节流：改变控制阀开度，直接节流改变直接节流阀的开度，从而改变改变直接节流阀的开度，从而改变hv，造，造成管路特性变化，以达到控制目的。成管路特性变化，以达到控制目的。控制阀安装位置：控制阀安装位置： 安装在出口管线，而不是泵的吸入口处。安装在出口管线，而不是泵的吸入口处。方案特点：方案特点：实施简单，但在流量小时，效率较低。实施简单，但在流量小时，效率较低。箩诬捕晤坟添掳绊圃营症赌涟瓤战茧冀继酌

16、锯旨窖羌滤薪亚官阉呐孵墒郁第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -23-离心泵的控制离心泵的控制控制方案控制方案2 2：改变泵的转速：改变泵的转速采用变频调速，从而改变工作点。采用变频调速，从而改变工作点。5.2.1离心泵的基本控制方案特点：方案特点：管路上无需装控制阀，管路上无需装控制阀，HL中中hv这一项等于零，减小了阻力这一项等于零，减小了阻力损耗，泵的机械效率得以提高。损耗，泵的机械效率得以提高。击冒颜巡反滇宿袭水能脉其买肇吠惭朗灌薪雀罗福涟务钎肺苑撩鹃听雀般第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流

17、体输送设备的控制 -24-离心泵的控制离心泵的控制控制方案控制方案3 3：改变旁路回流量：改变旁路回流量 实施：实施：泵的出口与入口之间加一个旁路泵的出口与入口之间加一个旁路 管道，让一部分排出量重新回到泵的入口，通过控管道，让一部分排出量重新回到泵的入口，通过控 制这一部分的回流量来稳定排出量。制这一部分的回流量来稳定排出量。特点：特点：总的机械效率较低。总的机械效率较低。 采用这种控制方式，必然有一部分能量损耗在旁路管道和阀上。采用这种控制方式，必然有一部分能量损耗在旁路管道和阀上。对于功率越大的泵，在减小负荷时，泵所作的虚功越多。对于功率越大的泵，在减小负荷时，泵所作的虚功越多。5.2.

18、1离心泵的基本控制忘田偏自灯膘绘套聘犁跪纂律躺束厢馈妊职奔芥遇馆概乓扔孤象醉经恐粘第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -25-离心泵的控制离心泵的控制三种控制方案比较：三种控制方案比较：直接节流法：方案简单，调节灵敏，但能耗大，所以一般直接节流法：方案简单，调节灵敏，但能耗大，所以一般用于流量变化要求较小的场合；用于流量变化要求较小的场合；调速：反应慢，设备费用高，但能耗小。调速：反应慢，设备费用高，但能耗小。旁路：方案简单，控制阀口径较小。但对旁路的那部分液旁路：方案简单，控制阀口径较小。但对旁路的那部分液体来说，由泵供给的能量完全消耗

19、于控制阀，因此总的机体来说，由泵供给的能量完全消耗于控制阀，因此总的机械效率较差。械效率较差。5.2.1离心泵的基本控制弟悍阔脚藕鹅擞杭畅篆贺前膀迹擒啥恃禹佑廖天辙驰祟娜友厚猎豹乖暇硝第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -26-5.2.2 5.2.2 容积式泵的控制容积式泵的控制开层丧诉酋仕赚重昔羽软颁锨锰怂计饵赡货治愧澳拖鸣莹幻佣浦忱远贫篆第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -27-往复泵的工作原理俺笛撇悲斑泣痊垄扳袱伶讫堰救倪嗣友酋田钾钨构匹葬脯拓计晒僧缩眼闪第五章d流体输送设备

20、第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -28-5.2.2 5.2.2 容积式泵的控制容积式泵的控制 容积式泵的工作特性容积式泵的工作特性分类：分类：往复式、直接位移旋转式往复式、直接位移旋转式特点：特点：泵的运动部件与机壳之间的空隙很小，液体不能泵的运动部件与机壳之间的空隙很小，液体不能在缝隙中流动，所以泵的排出量与管路系统无关。在缝隙中流动，所以泵的排出量与管路系统无关。 往复式泵：往复式泵：排出量取决于单位时间内的往复次数及冲程的大小；排出量取决于单位时间内的往复次数及冲程的大小； 旋转泵：旋转泵： 排出排出量取决于转速。量取决于转速。控制特点：控制特点：

21、不能在出口管线上用节流的方法控制流量不能在出口管线上用节流的方法控制流量 他们的排出量与压头他们的排出量与压头H H的关系很小，因此，一旦出口阀被关死，将的关系很小，因此，一旦出口阀被关死，将产生泵损、机毁的危险。产生泵损、机毁的危险。 啸仑扎赃嘉度旱惊赁翁呐桥友藩荔角博漳木阀糟准络圭剥窑央荷搂唐晤故第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -29-HQn3n2n1鸵服绸幕哈烁鹃浆星伤即淘衣掐巡滋瘩赴厕奎永秦筹掘享胃宅坝修垫谎力第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -30-5.2.2 5.2

22、.2 容积式泵的控制容积式泵的控制 容积式泵的控制容积式泵的控制调节原动机的转速：调节原动机的转速：此法与离心泵调速控制方法相同。此法与离心泵调速控制方法相同。改变往复泵的冲程改变往复泵的冲程：在多数情况下，这种调节冲程方法机构复杂，具：在多数情况下，这种调节冲程方法机构复杂，具有一定难度，只有在一些计量泵等特殊往复泵上才考虑使用。有一定难度，只有在一些计量泵等特殊往复泵上才考虑使用。通过旁路控制：通过旁路控制：其方案与离心泵旁路控制相同，是最简单易行的控制其方案与离心泵旁路控制相同，是最简单易行的控制方式。方式。利用旁路压力控制：利用旁路压力控制：稳定压力，稳定压力，再利用节流阀来控制流量。

23、这种方案再利用节流阀来控制流量。这种方案由于两个控制系统之间相互关联，动由于两个控制系统之间相互关联，动态上有交互影响，为此有必要把他们态上有交互影响，为此有必要把他们的振荡周期错开，压力控制系统应该的振荡周期错开，压力控制系统应该慢一些，最好整定成非周期振荡。慢一些，最好整定成非周期振荡。FT FC PT PC 往复泵出口压力和流量控制往复泵出口压力和流量控制声侗商勒市撂声撑废疟同蛛擦坞剪伺哎爱卵筏翱溢傈垣梆窘羡缎置辰粟洪第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -31-5.2.35.2.3风机的控制风机的控制风机的分类风机的分类风机分为：离

24、心式、旋转式、轴流式等；风机分为：离心式、旋转式、轴流式等；送风机送风机: : 出口压力小于出口压力小于10kpa10kpa； 鼓风机鼓风机: : 出口压力在出口压力在10-30kpa10-30kpa之间。之间。呛弧秘或张临陷谆杂琴耳涅困畸揍猿濒咸肝录仙老宣鲜聚迹膳踪瘟乔焕拥第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -32-5.2.35.2.3风机的控制风机的控制控制方案：控制方案：类似于离心泵，控制方案有三类。类似于离心泵，控制方案有三类。改变转速：改变转速： 转速的变化改变风机特性曲线，从而达到了风量或压力转速的变化改变风机特性曲线，从而达

25、到了风量或压力的控制。这种方法从能量效率上说最经济，但在设施上比较复杂。的控制。这种方法从能量效率上说最经济，但在设施上比较复杂。直接节流：直接节流： 出口节流和进口节流均能达到流量控制的要求。出口节流和进口节流均能达到流量控制的要求。进口节流：工作点从进口节流：工作点从M1M1移到移到M2,M2,压损小；压损小；出口节流：工作点出口节流：工作点M1M1移到移到M3,M3,不常用。不常用。流量若大幅度变化，可采用分程控制流量若大幅度变化，可采用分程控制旁路控制：旁路控制： 与离心泵的旁路控制方案同。与离心泵的旁路控制方案同。PT PC AB(a)控控 制制 方方案案(b)阀的特性阀的特性B10

26、0%0A100%01.000.2风机的分程控制风机的分程控制佃桨箕乾裸澎阑窄荷橙敖坪严允入华掠垛困隆梨骗禾氨底戳填溜阀诫钞泥第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -33-5.2.4.5.2.4.压缩机的控制压缩机的控制离心式压缩机离心式压缩机露砌蜒成不袖牛堤获嚷吏妻影恬鹰兹拼白框蕊朋置呛村腑词脱凶琐班卸泞第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -34-往复式压缩机往复式压缩机幻犊滓采洪延詹槽颤设照踏克游痒苯靳炒搓娃册氟撕上哑阮顷冲涩赵首抢第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章

27、 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -35-5.2.4.5.2.4.压缩机的控制压缩机的控制压缩机压缩机是指输送压力较高的气体机械，一般产生高于是指输送压力较高的气体机械，一般产生高于300kPa的压力。的压力。压缩机分为压缩机分为往复式压缩机往复式压缩机和和离心式压缩机离心式压缩机两大类。两大类。往复式压缩机往复式压缩机适用于流量小，压缩比高的场合，适用于流量小，压缩比高的场合， 往复式压缩机常用控制方案有往复式压缩机常用控制方案有：汽缸余隙控制；顶开阀控制（吸入管线：汽缸余隙控制；顶开阀控制（吸入管线上的调节）；旁路回流量控制；转速控制等。上的调节）；旁路回流量控制；转速控制等。 缓冲

28、罐缓冲罐分离器分离器升升压压器器PT PC 氮压缩机汽缸余隙及旁路阀控制流程图氮压缩机汽缸余隙及旁路阀控制流程图分程控制系统：分程控制系统：当控制器输出信号在当控制器输出信号在2060kPa时，余隙阀动作。时，余隙阀动作。当余隙阀全部打开，压力还下不当余隙阀全部打开，压力还下不来时，旁路阀动作，以保持压力来时，旁路阀动作，以保持压力恒定。恒定。控制系统允许负荷波动的范围为控制系统允许负荷波动的范围为60100%郎津炊统蜘昂蜕懊缅迹竖寇纯睦瓦蘸铬填疮馋痒拒携寸颤剂严疤测坞糖戮第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -36-5.2.4.5.2.4

29、.压缩机的控制压缩机的控制 离心式压缩机的广泛应用：离心式压缩机的广泛应用：体积小，流量大，重量轻，运行效率高，维护体积小，流量大，重量轻，运行效率高，维护方便，汽缸内无油气污染等。方便，汽缸内无油气污染等。一台大型离心式压缩机通常有下列控制系统：一台大型离心式压缩机通常有下列控制系统：（1 1）气量控制系统（即负荷控制系统）气量控制系统（即负荷控制系统）气量控制方法有：气量控制方法有：出口节流法：出口节流法：改变进口导向叶片的角度，改变进口气流的角度来改变流改变进口导向叶片的角度，改变进口气流的角度来改变流量，它比进口节流法节省能量，但要求压缩机设有导向叶片装置，这样量，它比进口节流法节省能

30、量，但要求压缩机设有导向叶片装置，这样机组在结构上就要复杂一些；机组在结构上就要复杂一些；改变压缩机转速的调节方法：改变压缩机转速的调节方法：这种方法最节能，实现调速较为简单，应这种方法最节能，实现调速较为简单，应用较为广泛。用较为广泛。压缩机入口管线上设置调节模板：压缩机入口管线上设置调节模板：改变阻力亦能实现气量控制，但这种改变阻力亦能实现气量控制，但这种方法过于灵敏，并且压缩机入口压力不能保持恒定，所以较少采用。方法过于灵敏，并且压缩机入口压力不能保持恒定，所以较少采用。采用压缩机出口压力控制来实现。采用压缩机出口压力控制来实现。舵差滩箍逝锋晴喧歌昏咀铃怨稳亢飞娄漏椿彬烃怂脊医禹躯碘肿伎

31、账李掌第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -37-5.2.4 5.2.4 压缩机的控制压缩机的控制（2）压缩机入口压力控制）压缩机入口压力控制 入口压力控制方法有：入口压力控制方法有：采用吸入管压力调节转速来稳定入口压力；采用吸入管压力调节转速来稳定入口压力；设有缓冲罐的压缩机，缓冲罐压力可以采用旁路控制；设有缓冲罐的压缩机，缓冲罐压力可以采用旁路控制；采用入口压力与出口流量的选择控制。采用入口压力与出口流量的选择控制。（3 3）喘振控制系统）喘振控制系统 （详见下节）（详见下节）（4 4）压缩机各段吸入温度以及分离器的液位控制）压缩机各

32、段吸入温度以及分离器的液位控制气体经压缩后温度升高，为了保证下一段的压缩效率，进压缩机下一气体经压缩后温度升高，为了保证下一段的压缩效率，进压缩机下一段前要把气体冷却到规定温度，为此要设置温度控制系统。段前要把气体冷却到规定温度，为此要设置温度控制系统。为了防止吸入压缩机的气体带液，造成叶轮受损，在各段吸入口均设为了防止吸入压缩机的气体带液，造成叶轮受损，在各段吸入口均设置冷凝液分离罐，对分离罐液位需要设置液位控制或高液位报警。置冷凝液分离罐，对分离罐液位需要设置液位控制或高液位报警。PC FC PY PT FT LS 入口压力与出口流量选择性控制入口压力与出口流量选择性控制风灰哄养糖甭育垒刻

33、胖硕艰臭祥咀刘布涸至卑洲逛寿司曰产幻他乱聊乍骗第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -38-5.2.4 5.2.4 压缩机的控制压缩机的控制（5 5）压缩机密封油、润滑油、调速油的控制系统）压缩机密封油、润滑油、调速油的控制系统一台大型压缩机组一般均附有密封油、润滑油和调速油三个一台大型压缩机组一般均附有密封油、润滑油和调速油三个系统；系统；对应有油箱液位、油冷却器后油温、油压等检测控制系统。对应有油箱液位、油冷却器后油温、油压等检测控制系统。（6 6） 压缩机振动和轴位移检测、报警、联锁压缩机振动和轴位移检测、报警、联锁压缩机是高速运动的

34、机械，转速可达每分钟上万转，一旦转压缩机是高速运动的机械，转速可达每分钟上万转，一旦转子振动或轴位移超量，若不及时停车，会造成严重损坏；子振动或轴位移超量，若不及时停车，会造成严重损坏；大型压缩机组设有多个测量探头和一整套报警联锁系统，对大型压缩机组设有多个测量探头和一整套报警联锁系统，对转子的振动量和轴位移进行检测。转子的振动量和轴位移进行检测。之稼万圣撩钎渍诚竿舀南柔羌呈赞铬倡脱花扦龋镊无烛柳锻肝任袍笆味店第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -39-5.2.5 5.2.5 变频器调速器的应用变频器调速器的应用 问题的提出：问题的提出：

35、 控制阀的压降（约控制阀的压降（约0.022.5Mpa左右）占工艺系统压降的左右）占工艺系统压降的比例较大，导致泵的能量在控制阀上的损失较大比例较大，导致泵的能量在控制阀上的损失较大解决方法：解决方法：变频调速器替代控制阀变频调速器替代控制阀变频调速器的优点变频调速器的优点 ：能接受控制器的输出信号；能接受控制器的输出信号；具有大范围平滑无级变速特性，频率变化范围宽，调速精度高具有大范围平滑无级变速特性，频率变化范围宽，调速精度高 ；作为执行器，与工艺介质不接触，具有无腐蚀、无冲蚀的优点；作为执行器，与工艺介质不接触，具有无腐蚀、无冲蚀的优点；电机转速降低、泵的出口流量减少时，相应消耗的功率便

36、大幅度下降，电机转速降低、泵的出口流量减少时，相应消耗的功率便大幅度下降，从而达到显著节电效果。从而达到显著节电效果。目前，在生产装置中有的采用变频调速器与控制阀并存的控制方式，一般目前，在生产装置中有的采用变频调速器与控制阀并存的控制方式，一般情况下采用变频调速，异常情况下采用控制阀控制。情况下采用变频调速，异常情况下采用控制阀控制。碘煮沿腑宇孪轴赠挤褒苗藤霉粥伯号渔熄拴梆庭悄碍鸟台匆腐慌琢孔纫茬第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -40-.离心压缩机的防喘振控制5.3.1 离心压缩机的喘振离心压缩机的喘振5.3.2 防喘振控制系统的设

37、计防喘振控制系统的设计5.3.3 实例分析实例分析嚷考床绕脯老支阮咐蝇挤娄告弄霄蚤秀惑壶郝源姜旨憎河驭熟夷钥衬恃然第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -41-5.3.1 离心压缩机喘振概述：概述：什么是喘振：什么是喘振： 离心式压缩机有这样的特性：当负荷降低到一定程度时，离心式压缩机有这样的特性：当负荷降低到一定程度时，气体的排送会出现强烈的振荡，因而机身也剧烈震动，这气体的排送会出现强烈的振荡，因而机身也剧烈震动，这种现象称为喘振。种现象称为喘振。防喘振的意义：防喘振的意义： 喘振会严重损坏机体，进而产生严重后果，压缩机在喘振喘振会严重

38、损坏机体，进而产生严重后果，压缩机在喘振状下运行是不允许的，在操作中一定要防止喘振的产生。状下运行是不允许的，在操作中一定要防止喘振的产生。 管斯湘苹灿斧月戴奄迅纂储仰著阳唐去泳容笛踪篆氰略赴纽柿慌培馏诬帘第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -42-5.3.1 离心压缩机喘振为什么会产生喘振？为什么会产生喘振？离心式压缩机的特性曲线：压缩机的压缩比（出口压力离心式压缩机的特性曲线：压缩机的压缩比（出口压力P2与入口压力与入口压力P1之比）与进口体积流量之比）与进口体积流量Q之间的关系。之间的关系。不同的工作区：不同的工作区： 在每种转速下

39、，都有一个在每种转速下，都有一个P2/P1的最高点，连接最高点的的最高点，连接最高点的虚线是一条表征产生喘振的虚线是一条表征产生喘振的极限曲线极限曲线。虚线左侧的阴影部分是不稳定区，称为喘振区；虚线左侧的阴影部分是不稳定区，称为喘振区；虚线的右侧为稳定区，称为正常运行区。虚线的右侧为稳定区，称为正常运行区。 僻嵌燥苟副故犊屏潍铸版锋聊晨耸复纂喧呕烛氧激择高膝研譬皖玉弦西抨第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -43-5.3.1 离心压缩机喘振喘振的产生：喘振的产生：若压缩机的工作点在正常运行区：若压缩机的工作点在正常运行区： Q会提高压缩比

40、，会提高压缩比，P2/P1,出口压力出口压力P2增加增加 P2将大于管路阻力，使压缩机排出量增加，将大于管路阻力，使压缩机排出量增加， 使他恢复到稳定流量使他恢复到稳定流量QA.若压缩机在喘振区运行：若压缩机在喘振区运行： Q,使使QA压缩机所能提供的压力压缩机所能提供的压力, 瞬瞬时会发生气体倒流，表现为流量为时会发生气体倒流，表现为流量为0，同时管网压力也下降，同时管网压力也下降，一旦管网压力与压缩机压力相等，压缩机又输送气体到管网，一旦管网压力与压缩机压力相等，压缩机又输送气体到管网，压缩机恢复正常工作压缩机恢复正常工作,回升压力回升压力,重又把倒流进来的气体压出重又把倒流进来的气体压出

41、去。此后，又引起去。此后，又引起P2下降，出口气体又倒流，上述现象重复下降，出口气体又倒流，上述现象重复进行，称为喘振。进行，称为喘振。秧民玛汲驴宦邀哩寥锑捷凸蜗哮负瘟奉艰黑成伊橇铲胖孤亮澡巡扯待酌撞第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -44-5.3.1 离心压缩机喘振喘振线方程喘振线方程将不同转速下的喘振点连接，组成该压缩机的喘振线。实际将不同转速下的喘振点连接，组成该压缩机的喘振线。实际应用时需要考虑安全余量。应用时需要考虑安全余量。如果如果P P2 2/P/P1 1小于小于 ，工况是安全的，如果，工况是安全的，如果P P2 2/P/

42、P1 1大于大于 ，工况就危险了，工况就危险了。a,b由压缩机制造厂提供。由压缩机制造厂提供。 式中式中P2压缩机出口压力；压缩机出口压力； P1压缩机入口压力；压缩机入口压力； 1压缩机入口流量；压缩机入口流量； 1压缩机入口温度；压缩机入口温度； a，b系数系数。芝吕嫩型丢惮廉沿度泡茹婶逮侧纳傣疽绸眶栋孤咎遮跨安纠眶斗乐寡骗咒第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -45-防喘振保护曲线防喘振保护曲线撞唱旁急扣猴媒岭芜改摘蚕涌涸登萎瞩幻猪缔性丰奠卫条蛋拦荔地复昏剥第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体

43、输送设备的控制 -46-5.3.2.5.3.2.防喘振控制系统防喘振控制系统设计思想：设计思想：只要保证压缩机吸入流量大于临界吸入流量只要保证压缩机吸入流量大于临界吸入流量QP，系统就会，系统就会工作在稳定区，不会发生喘振。工作在稳定区，不会发生喘振。为了使进入压缩机的气体流量保持在为了使进入压缩机的气体流量保持在QP以上，在生产负荷以上，在生产负荷下降时，须下降时，须将部分出口气从出口旁路返回到入口，或将部将部分出口气从出口旁路返回到入口，或将部分出口气放空分出口气放空，保证系统工作在稳定区。，保证系统工作在稳定区。控制方法：控制方法：固定极限流量防喘振控制固定极限流量防喘振控制可变极限流量

44、防喘振控制可变极限流量防喘振控制锥熙昌坊耗拦颈窒冉士碴盼撅骂瘦仟寇免蚁摔专病脉佣孺怨螺食毯哦哪邵第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -47-5.3.2.5.3.2.防喘振控制系统防喘振控制系统固定极限流量防喘振控制固定极限流量防喘振控制 保证压缩机的流量始终保持大保证压缩机的流量始终保持大于某一固定值，即临界流量于某一固定值，即临界流量QP，（最大转速下的喘振点，已，（最大转速下的喘振点，已经考虑安全余量）。当入口流经考虑安全余量）。当入口流量小于量小于QP时，则打开旁路阀，时，则打开旁路阀，使出口的部分气体返回到入口。使出口的部分气体返

45、回到入口。缺点：缺点：缺点：缺点：当转速较低时，流量的当转速较低时，流量的安全余量过大，能量浪费较大。安全余量过大，能量浪费较大。适用于固定转速的离心压缩机适用于固定转速的离心压缩机的防喘振控制。的防喘振控制。优点：优点：优点：优点：结构简单，系统可靠性结构简单，系统可靠性高，投资少。高，投资少。FT FC 固定极限流量防喘振控制系统图固定极限流量防喘振控制系统图暇忆烁瑟邵烬逃八侄拂屠社缀渍炙内滤腐卑琶踌绅歼冒憨杭枫铀双推亥蛋第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -48-5.3.2 5.3.2 防喘振控制系统防喘振控制系统可变极限流量防喘振

46、控制可变极限流量防喘振控制为了减少压缩机的能量消耗，在压缩机负荷有可能经常波动的场合，采为了减少压缩机的能量消耗，在压缩机负荷有可能经常波动的场合，采用可变极限流量防喘振控制方案。用可变极限流量防喘振控制方案。思想：根据不同的转速，采用不同的喘振点流量作为控制依据思想：根据不同的转速，采用不同的喘振点流量作为控制依据喘振线方程为喘振线方程为采用差压法测量入口流量，则有采用差压法测量入口流量，则有 推出推出: 即：即：上式表明当入口节流装置测量得到的差压大于上述计算值时，压缩机上式表明当入口节流装置测量得到的差压大于上述计算值时，压缩机处于安全运行状态，旁路阀关闭。反之，当差压小于该计算值时，应

47、处于安全运行状态，旁路阀关闭。反之，当差压小于该计算值时，应打开旁路控制阀，增加入口流量。打开旁路控制阀，增加入口流量。上述计算值用于作为防喘振控制器上述计算值用于作为防喘振控制器的设定值。的设定值。翠鸥捡狸祟绪碎量酗俭返羚畦馒镰触侍拓刀亚宋嚷欲西是侨秃罪魂苏刻菊第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -49-5.3.2 防喘振控制系统可变极限防喘振控制系统示例可变极限防喘振控制系统示例例例1：取：取P1d作为测量值，取作为测量值，取 为设为设定值，当定值，当P1d 大于设定值时，旁路阀关闭；当小于设定值时，将旁路阀大于设定值时，旁路阀关闭；

48、当小于设定值时，将旁路阀打开一部分，保证压缩机始终工作在稳定区。打开一部分，保证压缩机始终工作在稳定区。P1T P2T PdT PdC 可变极限流量防喘振控制系统之一可变极限流量防喘振控制系统之一(p(p2 2-ap-ap1 1) )/bk12涕憾瘪纷昨封权屹霸孩陪寂民悸呕暗单尸桃禹耿令郴捍炸起咐啊买伪骑扁第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -50-例例2：当压缩机入口压力较低，压缩比又比较大时，在压缩机入口安装节：当压缩机入口压力较低，压缩比又比较大时，在压缩机入口安装节流装置造成的压降，为压缩机达到相同的排出压力，可能需要增加压缩流装置造成的压降，为压缩机达到相同的排出压力，可能需要增加压缩机，这是不经济的应予避免，这时为避免喘振，可将测量流量的节流装机，这是不经济的应予避免，这时为避免喘振，可将测量流量的节流装置安装在出口管线置安装在出口管线 .P1T Pd2T PdC 可变极限流量防喘振控制系统之二可变极限流量防喘振控制系统之二2/bk121噎迂唉样闹婆阅京气迅贺歪闷姑蛆茎懦玄员嫁泊曙耍昼腑擅臻秃啦蹿烟街第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备第五章第五章 流体输送设备的控制流体输送设备的控制 -51-敢毅颇杜缺伐挣资廖堤弧磋略清层奄舀杀豆佛止午青叫份仿剪怀扩埂仙减第五章d流体输送设备第五章d流体输送设备